小行星彗星撞击如何延迟大气演化

在 2.5 到 40 亿年前，即太古宙时期，地球的天气通常可以描述为多云，有可能出现小行星。

当时，小行星或彗星撞击地球并不少见。事实上，最大的那些，超过六英里宽，改变了地球最早大气层的化学成分。虽然这一切都被地质学家普遍接受，但人们还不太清楚的是，这些大型小行星撞击的频率以及撞击的后果究竟如何影响大气，特别是氧气含量。一组研究人员现在相信他们有一些答案。

在一项新研究中，哈佛大学地球与行星科学助理教授纳贾·德拉邦 (Nadja Drabon) 是一个团队的成员，该团队分析了古代小行星的遗迹并模拟了它们碰撞的影响，以表明撞击发生的频率比以前想象的要高，并且可能氧气开始在地球上积累的时间延迟了。新模型可以帮助科学家更准确地了解地球何时开始成为我们今天所知的地球。

“大气中的游离氧对任何利用呼吸产生能量的生物都至关重要，”德拉邦说。“如果没有氧气在大气中的积累，我们可能就不会存在。”

这项工作在《自然地球科学》中有所描述，由科罗拉多州博尔德市西南研究所的科学家 Simone Marchi 领导。

研究人员发现现有的行星轰击模型低估了小行星和彗星撞击地球的频率。新的、更高的碰撞率表明撞击物大约每 1500 万年撞击一次地球，比当前模型高出约 10 倍。

科学家们在分析了看似普通的岩石碎片的记录后意识到了这一点。它们实际上是古老的证据，被称为撞击球体，每次大型小行星或彗星撞击地球时，都会在炽热的碰撞中形成。结果，撞击产生的能量融化并蒸发了地壳中的岩石物质，将它们喷射成巨大的羽流。然后，云中的熔岩小滴会凝结并凝固，作为沙子大小的颗粒落回地球，然后又会回到地壳上。这些古老的标记很难找到，因为它们在岩石中形成了通常只有大约一英寸左右的层。

“你基本上只是长途跋涉，你会看到所有你能找到的岩石，因为撞击粒子非常小，”德拉邦说。“他们真的很容易错过。”

然而，像 Drabon 一样的科学家们已经找到了突破口。“在过去的几年里，已经发现了一些以前没有认识到的额外影响的证据，”她说。

这些新的小球层增加了地球早期已知撞击事件的总数。这使西南研究所团队能够更新他们的轰击模型，以发现碰撞率被低估了。

研究人员随后模拟了所有这些影响将如何影响大气。他们基本上发现，大于六英里的物体撞击陨石的累积效应可能会产生一个氧气汇，将大部分氧气从大气中吸出。

这些发现与地质记录一致，地质记录表明大气中的氧气含量在太古代早期有所不同，但保持相对较低。这种情况一直持续到大约 24 亿年前，在这个时期的末期，轰炸速度放缓。然后地球经历了由被称为大氧化事件的氧含量上升引发的表面化学的重大转变。

马尔奇在一份声明中说：“随着时间的推移，碰撞变得越来越不频繁和太小，以至于无法显着改变 GOE 后的氧气水平。” “地球正在成为现在的行星。”

Drabon 说该项目的下一步包括对他们的建模工作进行测试，看看他们可以在岩石中建模什么。

“我们真的可以在岩石记录中追踪氧气是如何从大气中被吸出的吗?” 德拉邦纳闷。

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